采場調風技術

采場調風技術

采場調風技術是指改變礦井通風系統或系統中某些分支的風量、風壓分布的過程。改變采場(包括採空區)的氣體流動狀況的過程。空氣流經采場內部巷道時,與其相鄰的採空區內的氣體也會產生相應的流動,這種流動對採空區自然發火和採空區瓦斯濃度分布有重要影響。

簡介

改變礦井通風系統或系統中某些分支的風量、風壓分布的過程,稱為礦井調風。改變采場(包括採空區)的氣體流動狀況的過程,稱為采場調風。空氣流經采場內部巷道時,與其相鄰的採空區內的氣體也會產生相應的流動,這種流動對採空區自然發火和採空區瓦斯濃度分布有重要影響。正因如此,采場調風是礦井通風管理的一項重要而又頻繁的工作。大量事實表明,當採空區瓦斯和自然發火對回採工作面生產造成威脅時,在許多情況下通過調風可以使問題得到解決,但如果調風措施不當,卻不能達到預期的目的,甚至會造成嚴重後果。因此,安全有效地套用采場調風技術,對保證安全生產是非常重要的。

采場調風方法的分類

采場調風在我國已積累了相當豐富的經驗,但采場調風方法的技術俗語卻很不統一。采場調風和網路調風屬於同一技術範疇,兩者的數學模型所含的參數有密切的聯繫,鑒於網路調風在實踐上、理論上均較為成熟,因此,在研究采場調風方法分類時,應首先繼承網路調風的分類思想,尊重其分類習慣,沿用其已規範化的技術俗語。

由網路調風的數學模型可以看出,組成數學模型的參數僅有風量、風壓、風阻, 三個基本參數。為了改變通風網路的原有流動狀況,調整網路或網路中個別分支的對應三個參數即可。其相應的調風方法有:增風量法,減風量法;增風壓法,減風壓法;增風阻法,減風阻法6種。

在采場調風的數學模型中,透氣性係數:與通風網路中的風阻,相對應,為了保持技術俗語的一致性,把調整采場內的透氣性:稱為調整采場風阻。而采場風量、風壓則與網路的風量、風壓一一對應。由於兩者數學模型的基本物理量具有一一對應的關係,因此調整采場氣體流動狀況的方法,也可分為增風量法,減風量法,增風壓法,減風壓法,增風阻法,減風阻法9種基本方法。

增阻調節法

當採空區發生自燃時,為了減少採空區漏風,用增阻法抑制採空區自燃是常用的采場調風方法。由於所研究的氣體流動區域是採空區,因此,這裡所說的增阻是在採空區內增大風阻。

1.橫向增阻法

厚煤層分層開採用全部陷落法管理頂板時,上分層採空區的停采線處容易發生自燃。由於下分層工作面的分層進風順槽總是通過上分層採空區向迴風順槽漏風,火災氣體即以漏風空氣為載氣而流人迴風順槽內。為了減少這種漏風,抑制自燃,可以增加橫向風阻沿迴風順槽用黃泥抹縫或用化學樹脂噴塗,塔塞上分層採空區邊緣裂隙,減少採空區漏風。

調節前的流線(有箭頭的實線)與等風壓線(虛線)的正交格線小滲流速度大;增阻調節後的流網格線大滲流速度小。據調查,芙蓉、義馬、阜新等局曾多次採用過這種方法,取得了很好的效果。顯然,如果沿二分層入風順槽採取上述同樣的措施,可以預計其效果將是相同的,特別是在發生自燃後,採取這種方法予以增阻,施工人員將更為安全。

回採工作面的採空區發生自燃後,如果用其他方法不能控制,則往往要重掘開切眼,留3-5m煤柱將火區隔離,以降低火區的漏風量。這樣隨新切眼工作面向前推進,作用在隔離煤柱上、下兩端密閉之間的風壓差即會日益降低,火區內的漏風量也會日益降低,從而使火區內混合惰性氣體的濃度日益增高而使火源窒熄。

2.局部增阻法

如果將回採工作面空間及採空區視為一個整體,並且將工作面空間及採空區劃分為屬於不同透氣性的區域,則對整個流場同樣是適用的。所謂局部增阻法是在采場範圍內的生產巷道內(工作面、順槽)增阻。採取局部增阻法時,采場調風數學模型同樣是適用的。為處理工作面上隅角瓦斯而在工作面的上出口設立臨時風幛的方法,就是一種采場內的局部增阻法。

應當指出,當採空區出現自燃徵兆時,工作面局部增阻法應停止使用。因為即使工作面仍然冒頂使局部風阻增加,也會導致採空區風速增高使自燃惡化。阜新東梁煤礦、六枝四角田礦都有過這種教訓。

減風阻調節

(1)橫向減阻法

厚煤層分層開採回採下分層時,為了減少入、回順槽之間的風壓差,減少頂層採空區的漏風,可以採取加大順槽斷面的方法,這種方法即為橫向減阻法。橫向減阻法是防止頂層採空區自燃的有效措施。在歐洲一些主要產煤國家,對這種方法都比較重視。

(2)縱向減阻法

工作面採空區發現自燃徵兆後,適當加大工作面控頂距,清除工作面雜物降低縱向風阻,是減少採空區漏風,抑制自燃發展的有效措施。

(3)局部減阻法

長壁式回採工作面的兩端是工作面通過風量最大的地方,也是採空區漏風比較集中的地方,為了減少該處的採空區漏風,通常可在工作面兩端做超前煤龕降低工作面兩端的局部風阻。

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